浅谈建筑结构的阻尼与阻尼比

摘要：阻尼是建筑结构进行动力分析一个重要的参数。文章首先简要介绍阻尼的实质、表达方法及其对反应谱的影响，重点对空间结构弹性分析时的阻尼比取值进行讨论，并给出了阻尼比的建议值，可供设计分析参考。

关键词：阻尼；阻尼比；空间结构；反应谱

1 阻尼

1.1 阻尼的实质

阻尼是反映结构体系振动过程中能量耗散的特征参数。实际结构的振动耗能是多方面的，具体形式相当复杂，且耗能不具有构件尺寸、结构质量、刚度等有明确的、直接的测量手段和相应的分析方法，使得阻尼问题难以采用精细的理论分析方法。

阻尼的表达方法主要分为两大类：

（1）粘滞阻尼，即假定阻尼力与速度成正比，无论对简谐振动还是非简谐振动得到的振动方程均是线性方程。

（2）滞回阻尼，即假定应力应变间存在一相位差，从而振动一周有耗能发生，其特点是可以得到不随频率而改变的振型阻尼比。

1.2 阻尼的表达方法

传统上，总是将系统假定为比例阻尼来处理，应用最为广泛有：（1）Rayleigh 阻尼C = αM + βK；（2）Clough 广义阻尼C =ΣCb = MΣab （ M-1 K）b，（-∞

然而，实际结构均为非比例阻尼。自70 年代以来，研究者对如何处理非比例阻尼问题做了许多探索，提出了各种方法，如等效阻尼法、拟力实模态叠加法、非比例阻尼分析法和滞变阻尼法等。但他们都存在共同问题：所获得的阻尼矩阵无明确的物理意义，也不存在带状稀疏特性，对工程应用十分不方便。

1992 年，美国国家地震研究中心Liang博士等人提出了一种阻尼矩阵的一般表达方式，该表达能导出复模态，即Cs = β0I+β1M +β2K+β3A。其中下标S 表示近似的阻尼矩阵C，I 为单位矩阵，A 为M、K的某种组合。很显然，Rayleigh 阻尼是最简单的例子，仅用了M、K两项。Clough 阻尼是另一个例子。考虑简单情况，取Cs

=β0I+β1M+β2K，可以证明系统导致复模态。

1.3 阻尼对反应谱的影响

目前我国抗震规范给出的设计反应谱方法，是以0.05的阻尼比反应谱为基础，建立阻尼修正公式，但其修正公式没有反映不同周期段阻尼比对反应谱的影响。而根据强震统计结果和典型强震记录所呈现的一般规律，建议采用分段阻尼修正系数，并考虑周期的影响。

早在60年代，胡聿贤先生就研究了周期对设计反应谱阻尼修正系数的影响，并给出了阻尼修正公式。在此之后，众多研究者提出了各种形式的与周期相关的阻尼修正公式。

2 阻尼比取值

影响阻尼比取值的因素有结构类型、材料、屋面、质量、刚度、节点构造、动力特性等。阻尼比取值应根据结构实测与试验结果，经统计分析得出。本文针对空间结构弹性分析时的阻尼比取值进行讨论。

2.1 空间网格结构的实测值

2.1.1 N. M. Newmark 对阻尼比值的建议

对于一般焊接钢结构：当截面应力低于屈服极限的1/ 4时，ζ1为0.005～0.01；当截面应力为屈服极限的1/ 2时，ζ1为0.02；当进入塑性区时，ζ1=0.07～0.10。对于螺栓连接的钢结构：当截面应力低于屈服极限的1/4时，ζ1仍为0.005～0.01；当截面应力为屈服极限的1/2时，ζ1可达到0.05～0.07。

2.1.2 武藤清（ K. Muto ）对阻尼比值的建议

武藤清给出了7 栋高层钢结构的阻尼比值为ζ1=0.005～0.01，个别为0.018，均在0.02以内。

2.1.3 日本建筑学会实测结果

2003 年日本建筑学会阻尼评定委员会发布了205 栋多高层建筑

阻尼比的实测结果：①绝大部分钢框架第一阶阻尼比ζ1均小于

0.02；②建筑高度越高，阻尼比ζ1值越小；③结构高阶振型的阻尼比值依振型顺序依次略有增大。

2.1.4 上海高层建筑阻尼比的实测值

1997 年黄本才等对上海市内3栋著名大酒店进行了动力特性实测。由实测结果可知：较高的两栋建筑阻尼比值较小，其平动第一阶阻尼比ζ1为0.00369～0.00511，扭转第一阶阻尼比ζt1为

0.00133～0.00351；而较低的建筑ζ1为0.01，ζt1为0.00545。得出的结论：对于较高的高层钢结构ζ1约为0.005，较低的多高层钢结构ζ1约为0.01。总的来看，钢结构阻尼比取值不宜大于0.02。

2.1.5 预应力组合网架结构的实测值

韩庆华等于2003 年采用脉动法对天津一中新建活动中心预应力组合网架楼盖结构进行了动力特性实测，给出结论：（1）实测后按两种计算方法得出的预应力组合网架结构平均阻尼比分别为0.0282与0.0264，两值比较接近；（2）0.028 可作为钢与混凝土预应力组合网架结构的参考阻尼比。

2.2 空间网格结构的建议值

2.2.1 建议落地支承的空间网格结构阻尼比值取0.02。空间网格结构的阻尼比值最好是由大跨空间结构的实测值回归得到。在缺少实测资料的情况下，从偏于安全出发，现均参考钢框架结构。

2.2.2 建议下部为混凝土框架或柱支承的一般空间网格结构阻

尼比值取0.03。实际空间网格结构的基本周期比一般高层钢框架要短，即刚度要大些。

2.3 索结构的阻尼比取值

至今有关索结构阻尼比实测与试验尚很少，建议索网结构阻尼比取0.01。按收集到的国内外资料统计，对于无屋面覆盖层的索结构的阻尼比值均远远小于0.01；对于有轻屋面覆盖层的索结构阻尼比值约为0.0065 ～0.018，仅极个别的达0.03。

2.4 组合空间结构的简化计算公式

阻尼比的计算公式要考虑到不同材料、不同单元构件对结构阻尼比的影响。引用等效结构法的思路，用位能加权平均法推导，得出由

索元、梁元、杆元组合的结构阻尼比简化计算公式：

式中：ζ为整体结构阻尼比；ζi为第i 个构件阻尼比，对钢构件取0.02，对混凝土构件取0.05；Wi为第i 个构件的位能，梁元、杆元位能分别为：

3 结语

在动力分析中，阻尼是不可缺少的部分。我国有关结构阻尼比值的实测资料或试验结果甚少。由于数据分散，阻尼比测试工作量甚大，建议有关部门组织开展该项课题实测与试验研究。

参考文献

[1] 董军等.结构动力分析阻尼模型研究[J].世界地震工程，2000，16（4）.

[2] 冯文贤等.结构振动系统阻尼矩阵的估计方法[J].广东工业大学学报，2001，18（3）.

[3] 马东辉等.阻尼比对设计反应谱的影响分析[J].工程抗震，1995，4.

[4] 曹资等.空间结构抗震分析中的地震波选取与阻尼比取值[J].空间结构，2008，14（3）.

作者简介：凌宏华（1986- ），男，华南理工大学建筑设计研究院，研究方向：高层建筑结构抗震。

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ansys提阻尼比

请教，ANSYS模态分析后，如何得到各阶模态的模态阻尼比 *get entity=mode ,item1=damp 请教1楼，命令流*GET, Par, Entity, ENTNUM, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM 中其他几项分别如何设置，如Par,ENTNUM,等，另外输入命令流如何显示其模态阻尼比，本人初学命令流，谢谢！ par是随便一个参数名，其他的默认，，，只有逗号即可，在后在参数里看 ANSYS动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍. 一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标. 1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为：阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和： α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令） β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令） ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令） βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令） [C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元） where: [C] = structure damping matrix α = mass matrix multiplier (input on ALPHAD command) [M] = structure mass matrix β = stiffness matrix multiplier (input on BETAD command) βc = varia ble stiffness matrix multiplier (see Equation 15–23) [K] = structure stiffness matrix Nm = number of materials with DAMP or DMPR input = stiffness matrix multiplier for material j (input as DAMP on MP command) = constant (frequency-independent) stiffness matrix coefficient for material j (input as DMPR on MP command) Ω = circular excitation frequency Kj = portion of structure stiffness matrix based on material j Ne = number of elements with specified damping Ck = element damping matrix Cξ = fre quency-dependent damping matrix (see Equation 15–21) 2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为：

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浅谈建筑结构设计建筑结构设计是个系统的,全面的工作。需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。作为设计人员,要掌握结构设计的过程,保证设计结构的安全,还要善于总结工作中的经验。本文根据笔者的工作经验,对建筑进行结构设计时要注意的事项进行阐述。标签：建筑结构设计过程注意事项 0 引言结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。用基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等结构元素来构成建筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。 1 结构的设计过程结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。结构计算阶段的内容为:首先,荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次,构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次,内力的计算,根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。最后,构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。 2 进行结构设计时应注意的事项 2.1 关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题 2.1.1 阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,可砍成直角或斜角。 2.1.2 如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋。

浅谈建筑围护结构能耗与节能

摘要：结合我国建筑节能发展的基本目标及目前相关节能设计标准，对建筑外围护结构能耗进行分析，以指导节能设计优化。关键词：建筑节能；围护结构；采暖能耗；空调能耗 1. 建筑节能发展概述根据我国建筑节能发展的基本目标，新建居住建筑以1980～1981年当地通用设计能耗水平为基础，第一阶段自1986年起普遍降低30%，第二阶段自1996年起普遍降低50%，第三阶段自2005年起普遍降低65%。 2. 中国建筑气候分区现有中国关于建筑气候分区主要有《建筑气候区划标准》中的建筑气候区划和《民用建筑热工设计标准》中提出的建筑热工设计分区。《民用建筑设计通则》对两种气候分区进行了对应，详见《民用建筑设计通则》表 3.3.1。 3. 各气候分区建筑能耗分析根据《民用建筑设计通则》表3.3.1可见对温和地区仅部分地区有冬季保温的要求无夏季隔热的要求。且暂无相关节能设计规范。其他分区根据标准分别有采暖能耗、空调能耗的两项或者一项要求。所以以下针对其他四个气候分区进行节能分析。 3.1. 严寒和寒冷地区建筑节能严寒和寒冷地区要求在保证室内热环境的前提下，建筑热工和暖通空调设计应将采暖能耗控制在规定的范围内。在此地区建筑设计时尽量采用南北朝向，避开冬季主导风向，充分利用日照，增加太阳辐射得热，减小采暖负荷；围护结构热工性能的改善对建筑节能效果显著，依次为，外墙传热系数－屋面传热系数－外窗传热系数；需限制窗墙比，一般普通窗户的保温性能比外墙差很多，而且窗户四周与墙相交处也容易出现热桥，窗越大，温差传热量也越大。在该地区当窗户的k值降低到一定程度时，冬季可以获得从南向外窗进入的太阳辐射，有利于节能，因此南向窗墙比较大。所以总体上南向开窗可适当加大，避免东西向开窗，控制北向窗户过大；合理的降低窗户的传热系数，可以减小采暖负荷。 3.2. 夏热冬冷地区建筑节能夏热冬冷地区在保证室内热环境的前提下，建筑热工和暖通空调设计应将采暖和空调能耗控制在规定的范围内。在该地区围护结构热工性能的改善对建筑节能效果显著，依次为，外墙传热系数－屋面传热系数－外窗传热系数；热惰性指标d值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好，有利于降低空调能耗；该地区随着窗墙比的增大，空调能耗上升，采暖能耗降低，全年能耗上升；空调耗能量与窗墙比成线性关系；不同城市建筑的最佳朝向和最不利朝向不一致，但总体来讲，建筑应在南北向开窗，东西向不宜开窗，应控制窗墙比的大小；合理的降低窗户的传热系数，可以降低采暖能耗；为了保证建筑的节能，要求外窗具有良好的气密性能，以避免夏季和冬季室外空气过多地向室内渗漏；空调能耗及采暖能耗与遮阳系数均为线性关系；随着遮阳系数的减小，空调能耗降低；遮阳系数对冬季采暖的负作用非常明显，导致全年的能耗降低很少，所以在该地区不推荐居住建筑采用低辐射玻璃窗，应大力发展活动外遮阳技术；建筑体型系数增加，采暖能耗及空调能耗增加。 3.3. 夏热冬暖地区建筑节能夏热冬暖地区在保证室内热环境的前提下，建筑热工和暖通空调设计应将空调和采暖能耗控制在规定的范围内。建筑设计时宜南北向和接近南北向布局，太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大，夏季太阳辐射得热增加空调制冷能耗，冬季太阳辐射得热降低采暖能耗。南北朝向的建筑物夏季可以减少太阳辐射得热，对本地区全年只考虑制冷降温的南区是十分有利的；对冬季要考虑采暖的北区，冬季可以增加太阳辐射得热，减少采暖消耗，也是十分有利的；随着窗墙比的增大，建筑能耗增大，应控制窗墙比的大小；降低窗户的传热系数，通过窗户的温差传热降低，对降低采暖能耗和空调能耗都是有利的；空调能耗及采暖能耗与遮阳系数均为线性关系；随着遮阳系数的减小，空调能耗降低；遮阳系数减小对冬季采暖的负作用非常明显，导致全年的能耗降低很少，所以夏热冬暖地区的北区应采用活动遮阳，在南区可采用固定外遮阳；外窗传热系数北区有影响，对南区建筑能耗和节能率影响很小；为了保证居住建筑的节能，要求外窗及阳台门具有良好的气密性能，

浅谈建筑结构设计在建筑工程质量中的作用

浅谈建筑结构设计在建筑工程质量中的作用发表时间：2018-07-13T11:17:48.010Z 来源：《基层建设》2018年第13期作者：黄颖 [导读] 摘要：本文分析了几个建筑设计中结构设计方面存在的普遍问题，并提出了针对这些问题的防治方法，供大家参考借鉴。身份证号：45042219890325XXXX 摘要：本文分析了几个建筑设计中结构设计方面存在的普遍问题，并提出了针对这些问题的防治方法，供大家参考借鉴。关键词：建筑，结构设计，建筑结构，存在问题引言随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全，建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中，常常发生建筑结构设计的种种概念和方法上的差错，这些差错的产生，有的是由于设计人员没有对一般建筑尤其是多层建部设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构验算结果也缺乏判断正确与否的经验，为了避免或减少类似的情况发生，确保建筑设计质量能上一个台阶，应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以改进：一、剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架--剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。原因是原设计各层挑梁均按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行计算。但实际结构中，悬挑梁上部墙体均为整体砌筑，且下部墙体均兼上层挑梁的底摸，这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递。上述挑梁的设计计算与实际工程中受力及传力路线不符是导致底层挑梁承载力不足并出现受力裂缝的主要原因，解决的办法要么改变计算简图及受力路线，要么注意施工顺序和施工工序。二、关于板面设置温度应力筋《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为150～200mm，并应在板的末配筋表面布置温度收缩钢筋，板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%，对于这一条设计人员的理解又会产生出入。什么区域属于温度收缩应力较大的区域？笔者认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋，而对于超长结构，则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异，功能重要的区域设置，有条件的建设子项设置，而不必过于强调。另外有一点，当地下室筏板厚度大于1200mm时，笔者建议在筏板中间配置温度收缩应力钢筋以抵抗大体积混凝土所产生的收缩及温度应力，配筋量笔者建议取1/2筏板厚的0.1%，且不小于φ12@200。三、关于超长结构混凝土结构设计规范第9.1.1 条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m，而7.1.2条则规定当采取后浇带分段施工，专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的，伸缩缝间距可适当增大。这两条在实际设计过程中较难把握。工程实例中超过55m 就设置伸缩缝，这显然是很难保证的，但采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢？这取决于各地区的温差及混凝土不同的收缩应力。按照常规，单层房屋超过55m在70m以内时，采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施后，不设置伸缩缝是可行的，多个工程均未产生严重的裂缝。但在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整。首先是长向板钢筋应双层设置，并适当加强中部区域的梁板配筋，中部区域作为一个中点必然受较大应力，而两侧梁柱，特别是边跨的柱配筋必须加强以抵抗温度应力带来的推力，而超长结构在角部容易产生的扭转效应也须我们在设计中对角部结构进行加强。当框架结构超过70m时，必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝，譬如说采用预加应力，掺入抗裂外加剂等等，而且作为超过70m 的结构，必须对温度及收缩裂缝采取定量的分析，并相应施加预应力，这在许多工程实例中应用的效果也是众目共睹的。如果对超长结构，不能有效的分析清楚受力情况，还应按规范要求设置伸缩缝。四、防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是：对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。五、从结构计算和构造上满足规范要求 5.1 从结构计算角度，看结构计算应注意的问题避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。底框砌体结构验算时就应注意：底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数；底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替；双向板查表计算时，不能忽略材料泊松比的影响，否则，由于跨巾弯矩未进行调整，将使计算值偏小对电算结果的正确性进行正确评价。 5.2 从构造角度看应注意的问题注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性，又必须满足最小配筋的要求。严格按照规范要求，保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度，材料选用也必须满足强度要求。为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，必须采取有效的通风散热措施。按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿

阻尼比的概念

阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。阻尼比在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念，指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间. ζ <1的单自由度系统自由振动下的位移 u(t) = exp(-ζwn t)*A cos (wd t - Φ ), 其中wn 是结构的固有频率，wd = sqrt(1-ζ^2) ,Φ为相位移.Φ和常数A由初始条件决定. 阻尼比的来源及阻尼比影响因素主要针对土木、机械、航天等领域的阻尼比定义来讲解。阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有[1]（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因。（2）周围介质对振动的阻尼。（3）节点、支座联接处的阻尼（4）通过支座基础散失一部分能量。阻尼比的计算对于小阻尼情况[2]： 1) 阻尼比可以用定义来计算，及ksai=C/C0； 2) ksai=C/(2*m*w) % w为结构圆频率 3) ksai=ita/2 % ita 为材料损耗系数 4) ksai=1/2/Qmax % Qmax 为共振点放大比，无量纲 5) ksai=delta/2/pi % delta是对数衰减率，无量纲 6) ksai=Ed/W/2/pi % 损耗能与机械能之比再除以2pi 阻尼比的取值对结构基本处于弹性状态的的情况，各国都根据本国的实测数据并参考别国的资料，按结构类型和材料分类给出了共一般分析采用的所谓典型阻尼比的值。综合各国情况，钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间（虾肝蚁胆：单层钢结构厂房可取0.05），钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。以上的典型阻尼比的值即为结构动力学在等效秥滞模态阻尼中，采用的阻尼比的值。该阻尼比即为各阶振型的阻尼比的值。

建筑结构论文

课程名称：建筑结构概论任课教师：黄俐建筑结构中隔震减震加固技术的应用 —在特大地震后的应用姓名王嘉荣学号班级 13级房产4班专业土管系房地产专业论文提交时间：2016 年7 月1日摘要随着近些年来地震灾害的多发，造成了巨大的人民生命财产损失人们对于建筑结构设计中的抗震的设计，隔震减震措施越来越重视。本文就结合当前的地震灾害的情况，论述建筑结构设计中的隔震减震措施，以及灾后减震加固技术的应用。关键词隔震消能减震特大地震 1.引言在过去近十年里，四川汶川地震、青海玉树地震以及世界各地接连不断的地震都给社会造成了巨大的损失，为此在建筑结构中是否充分考虑抗震问题，是否合理运用了相关的减震隔震加固技术对灾后房屋加固也成为事关人民生命财产安全和国家安全的重要问题。建筑结构中的抗震设计尤为重要。隔震和消能减震是建筑结构减轻地震受损的有效技术。又为了适应我国经济发展的需要，有条件的在隔震和消能减震加固技术方面加大投入力度，尽快得到一个能有效降低地震损失的抗震体系，保障人民人身和财产安全。本文以地震作为一个切入点，以特大地震后国家采取的消能减震加固技术作为实例，来探讨消能减震加固技术在未来建筑结构中隔震减震设计的运用。

2. 消能减震体系和隔震体系概述一般建筑减震是通过巧妙应用建筑的阻尼与地震能量之间的关系来实施的。建筑的阻尼的增加能够对地震能量起到较大的消耗作用，减震措施止是通过增加建筑的阻尼来实现消耗地震能量的目的，使建筑的主体结构受到地震的破坏得到避免和减轻。关于对消能部件个数的设置、具体位置设置等布置问题，一般需要经过仔细分析和计算。通常在结构的两个主轴方向设置消能构件，能够达到附加两个方向的阻尼及刚度的目的。少数情况在结构变形较大的位置设置消能结构，使整个建筑的阻尼得到均衡，使地震能量被分散，从而提高整个建筑物抗震性能，达到保证建筑物安全的目的。 2.1. 消能减震体系消能减震设计指在房屋结构中设置特别的机构或效能元件，通过其局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，以确保主体结构的安全，进而使主体结构构件在罕见地震中不发生严重破坏。消能减震的目的是提高结构的抗震能力，使建筑在大震下破坏较轻，震后能很快恢复正常使用，遭遇强震时建筑不倒塌。从能量守恒的角度，消能减震的基本原理可以阐述如下，及结构在地震中任意时刻的能量方程： [1] 消能减震方程：Ea Es Ed Er Ein +++= 式中： Ein —地震过程中输入结构体系的地震能量； Er —结构体系地震反应的能量，即结构体系震动的动能和势能； Ed —结构体系自身阻尼消耗的能量（一般不超过5%）； Es —主体结构或承重构件的非弹性变形（或损坏）所消耗的能量； Ea —消能（阻尼）装置或耗能元件耗散或吸收的能量。消能减震结构中附加的消能减震原件或装置一般统称为消能器。根据消能器耗能机理的不同，可分为位移相关型消能器、速度相关型消能器和其他消能器；位移相关型消能器通常用塑性变形性能好的材料制成，在地震往复作用下通过其良好的塑性滞回消能能力来耗散地震能量，消能器耗散的地震能量与消能器变形量相关；速度相关型消能器通常由粘滞或粘弹性材料制成，在地震往复作用下利用粘滞和粘弹性材料的

建筑围护结构节能技术

建筑围护结构节能技术引言: 建筑围护结构系指墙体、屋面、地面以及门窗，其保温、隔热、密封性等工作性能的提高，可以大大降低建筑物能量负荷，从而减少建筑设备的能耗、节省能源。所以提高建筑围护结构的热工性能是建筑节能的一项重要措施。在建筑物的四大围护结构门窗、墙体、屋顶和地面中，以面积与能量损失率计，第一位的是门窗，其次是墙体，最后是屋顶。又数据表明，从门窗跑掉的能量约占建筑使用过程中总能耗的50%其耗能约是墙体的4倍、屋顶的5倍、地面的20倍。因此，门窗、墙体及屋顶这三种围护结构的节能技术就成为建筑可持续发展关注的焦点。围护结构节能主要发展方向是，开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能，减少围护结构的能量损失。特别值得指出的是，围护结构节能建设的投入产出比很高。有资料表明，要使建筑节能率提高20%g 40%其增强围护结构的投入只需比总投资提高3%g 6%^卩可实现，节能收益不可忽视。为此，通过以下几个方面阐述提高建筑围护结构的措施。、建筑节能材料 1、建筑墙体节能材料建筑材料的选择直接影响建筑的耗热量，其所用材料的保温性能：其一是要满足结构要求，如承载、抗剪等方面的要求，需要外墙材料具有较高的结构强度；二是满足保温要求，又需要外墙材料具有较低的导热系数。节能建筑的外墙若采用单一材料，其满足保温要求的厚度一般都超过满足结构要求的厚度。根本的出路，则是把结构层与保温层分开，用强度指标较高的材料作为外墙结构层，用高效保温材料作为外墙保温层，两者结合起来，形成墙体厚度适宜，既满足结构要求又满足节能保温要求的复合。空心粘土砖墙体、混凝土砌块墙体稻草板墙体，新型VIP真空隔热板墙体以及墙体节能与太阳能的利用等目前都在不断完善发展，应在具体使用过程中根据其自身特点进行。 2、节能建筑的门窗材料在建筑围护结构的四大构件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境和建筑节能的最主要因素，占建筑围护构件总能耗的近50%。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量选择导热率较小材料提高门窗本身的保温性能。建筑门窗一般由门窗框材料、镶嵌材料和密封材料构成。门窗框材料有木材、刚材、铝合金、塑料和复合材料等。经过复合、表面处理后的材料（铝合金与高性能工程塑料复合的铝合金型材，经粉末喷涂、佛碳喷涂等表面处理）占目前的主要地位。镶嵌材料常见的为玻璃制品，能作为节能玻璃的当前已有抽真空玻璃、可调节玻璃等，特点

建筑围护结构节能设计浅析

建筑围护结构节能设计浅析本文通过对建筑外围结构能耗的分析，从外墙、门窗及屋顶等几个方面入手，提出了进行节能设计的策略，以充分促进我国建筑业节能设计的可持续性发展。标签：外围结构建筑节能设计从实际中我们可以得知，建筑物的能耗通常是由冷风渗透，以及围护结构这两方面造成的。大量试验结构表明，住宅围护结构的能耗量要占到整个采暖热耗的1/3以上，其保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。因此，如果建筑围护结构本身就具有良好的保温隔热性能，那么就可以减少夏季室外传入室内的热量以及冬季室内传出室外的热量，从而减少建筑物的能耗损失。 1 外墙节能设计外墙在整个建筑外围护结构中所占的比例最大，对建筑能耗的影响也最大，50%的建筑节能中就有25%是通过建筑维护结构外墙的保温隔热性能来实现的。在严寒地区，冬季室内外温差甚至可达30℃～60℃以上，墙面传热造成的热损失非常可观。因此，外墙的保温隔热设计是建筑节能的一个非常重要的部分。现阶段，我国常用的建筑外墙保温材料有聚苯板、保温砂浆、聚氨酯（EPS，XPS）及墙体自保温四大体系。其中，聚苯板和保温砂浆的市场占有率较大，但保温性能相对较差，阻燃性能较差，且聚苯板的施工工艺也较为繁琐。聚氨酯保温性能较好，但传统的聚氨酯硬泡板材不适用于复杂立面的墙体保温。市场上新出现的聚氨酯现场发泡喷涂保温材料具有良好的保温性和憎水性，施工方便，可适用于各种复杂的外墙体保温设计和无接缝施工。由于建筑节能的需要，传统的单一材料的墙体已经渐渐淡出市场，而新型的复合墙体应运而生。目前，我国正提倡使用新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术。新型复合墙体的主要原理为：用砖或钢筋砼做承重墙，并与聚苯板、矿棉、膨胀珍珠岩、加气砼等绝缘保温材料复合，以达到改善整个墙体的保温隔热性能。目前，复合墙体有三种做法：①内保温，即将绝缘材料复合在承重墙内侧。这种方法施工工艺简单，是目前最为广泛的。②夹心保温，即将绝缘材料设在外墙与内墙中间，取得良好的保温性能，缺点是若无填充密实，则内部会出现空气对流现象。③外保温，即将绝缘材料复合在承重墙外侧。此种方法热稳定性好，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，从而对外保温材料的耐久性提出了很高的要求。复合墙体良好地结合了两种材料的优点，既不会使墙体过厚，又能承重，而且保温效果良好，因此，发达国家新建建筑已基本采用此种方法。我国要达到节能设计50%的设计要求，除部分需采用加厚的加气砼单一墙体外，使用新型复合墙体将是大势所趋。墙体的节能设计除了保温材料，新型墙体的使用外，还可以通过增加特殊构

关于结构阻尼的认识

关于结构阻尼的认识阻尼是反映结构体系振动过程中能量耗散特征的参数。实际结构振动时耗能是多方面的，具体型式相当复杂。而且耗能不象构件尺寸、结构质量、刚度等有明确的、直接的测量手段和相应的分析方法，使得阻尼问题难以采用精细的理论分析方法，而主要是采用宏观总体表达的方法。结构振动时耗能因素较多，但影响程度有所不同。一般认为振动过程中耗能因素有如下几方面：(1)结构材料内摩擦；(2)连接处干摩擦；(3)空气阻尼；4)地基土内摩擦；(5)地基中波的辐射耗能。当结构体系进入弹塑性状态时，构件的塑性耗能将远大于上述各项耗能，一般分析中不将塑性耗能纳入阻尼耗能，而是单独加以表达，地基土产生塑性变形时亦将耗散较多的机械能，是否作为阻尼考虑则视情况不同而定。对于大多数建筑结构而言，阻尼以考虑上部阻尼为主(偏于保守)。目前公认的结沦是，以上部结构为主的结构体系具有在相当宽的频率范围内振型阻尼比不变的特征。而地下结构以及动力机器的大块式基础等的阻尼比则随频率的增加而增加，符合粘滞阻尼规律。根据这一结论，目前一般考虑的上部结构阻尼耗能因素中遗漏了一个重要方面，那就是填充墙围护部分内部耗能及其与主体间的摩擦耗能。笔者认为，上部结构阻尼耗能中，干摩擦耗既是最主要的部分，因为空气阻尼耗能只占总阻尼耗能的很小部分，一般为总阻尼的1％左右，显然可不考虑。如果以材料内摩擦为主，由材料科学研究可知，材料内摩擦耗能源于振动过程中原子

换位所引起的能量损耗，这一过程常称为弛豫，与振动频率是密切相关的。频率太高，原子换位来不及发生，无损耗；而频率太低，弛豫完全能完成，亦无损耗。只有与弛豫过程有适当配合的应力频率，才会发生最大的内耗。内摩擦耗能的特性说明，上部结构中材料内摩擦耗能不是阻尼耗能的主要部分。上部结构中阻尼耗能以于摩擦耗能为主，因此必然得出振动一周耗能与频率无关但与最大位移有关的结论．而这正是公认的上部结构阻尼实验和实测的结论。即使是考虑钢筋混凝土构件开裂后裂缝面相互运动导致阻尼提高，其实质显然也是于摩擦，而非材料内摩擦。材料内摩擦是微观意义上的摩擦，而裂缝后混凝土构件内的摩擦是宏观意义上的摩擦，应届于干摩擦。根据上述分析，目前一般采用的动力分析模型是不可能细致表达阻尼特征的。因为一般结构分析总是着限于主要的结构构件，而将填充围护等附属部分作为质量、荷载考虑，但实际振动过程中，阻尼耗能恰恰主要发生于这些附属部分内部及其与主体构件间的摩擦，一般的阻尼研究和实验往往也忽略了附属部分的影响，因而结论不尽合理。上部结构阻尼的实质是以连接及附属部分内部及其与主体结构间于摩擦耗能为主的耗能机制．阻尼耗能显然应与质量(反映附属部分大小)和刚度(反映位移大小)有关(于摩擦的摩擦系数则应与质量和刚度均有关)。明确了阻尼的实质，还需要寻求合理的表达方法。经过近百年的

题目3：阻尼比确定

题目3：阻尼比确定 1. 阻尼阻尼是指任何振动系统在振动中，由于外界作用和系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表征。在物理学和工程学上，阻尼的力学模型一般是一个与振动速度大小成正比，与振动速度方向相反的力，该模型称为粘性阻尼模型，是工程中应用最广泛的阻尼模型。粘性阻尼模型能较好地模拟空气、水等流体对振动的阻碍作用。粘性阻尼可表示为以下式子：式中为阻尼力（），表示振子的运动速度（），是表征阻尼大小的常数，称为阻尼系数（）。理想的弹簧阻尼器振子系统如下图所示。分析其受力分别有：弹性力（k 为弹簧的劲度系数，x 为振子偏离平衡位置的位移）： F s = ? kx 阻尼力（c 为阻尼系数，v 为振子速度）： 2. 阻尼比假设振子不再受到其他外力的作用，于是可利用牛顿第二定律写出系统的振动方程：其中a 为加速度。上面得到的系统振动方程可写成如下形式，问题归结为求解位移x 关于时间t 函数的二阶常微分方程：将方程改写成下面的形式：然后为求解以上的方程，定义两个新参量：上面定义的第一个参量n ω，称为系统的（无阻尼状态下的）固有频率。第二个参量ζ，称 cv F -=m N ?m/s s/m N ?F v c

为阻尼比。根据定义，固有频率具有角速度的量纲，而阻尼比为无量纲参量。阻尼比也定义为实际的粘性阻尼系数c 与临界阻尼系数r c 之比。ζ= 1时，此时的阻尼系数称为临界阻尼系数r c 。 3. 阻尼比计算公式由上述分析可知，微分方程化为：根据经验，假设方程解的形式为其中参数γ一般为复数。将假设解的形式代入振动微分方程，得到关于γ的特征方程：解得γ为：当0 <ζ< 1时，运动方程的解可写成：其中 D D D T ωπ ξωω212 = -=，经过一个周期D T 后，相邻两个振幅1+i i A A 和的比值为 D D i i T T t t i i e Ae Ae A A ξωξωξω==+--+) (1 由此可得 D i i T A A ωπ ξωξω2ln 1==+ 如果2.0<ξ，则 1≈ω ωD ，而 1 ln 21 +≈ i i A A πξ 同样，用n i i A A +和表是两个相隔n 个周期的振幅，可得